T 임파구가 바이러스 감염 세포를 죽이는 방법 규명

- 신종 인플루엔자, 조류독감 퇴치 및 암 정복 연구에 새로운 이정표 제시

 

 

 

□ 국내 연구진이 독성 T-임파구를 바이러스 감염세포에 부착한 후 안정화시켜, 감염세포를 사멸하는 핵심 생체인자를 발견했다. 동 성과로 신종 인플루엔자, 조류독감 등 바이러스 퇴치와 암 정복 등 의학계에 새로운 연구의 흐름을 열 것으로 기대한다.

 

  ㅇ 광주과학기술원 전창덕 교수(교신저자)와 나보라 박사과정생(제1저자)이 주도한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 기초연구사업(선도연구센터 및 중견연구자지원)과 광주과학기술원 바이오광학영상센터의 지원으로 수행되었으며, 이번 연구는 세포학 분야의 최고 권위 학술지인 저널 오브 셀 바이올로지(Journal of Cell Biology) 4월 13일자에 게재되었다. (논문명: TAGLN2 regulates T cell activation by stabilizing the actin cytoskeleton at the immunological synapse.)

 

□ 바이러스가 우리 몸에 감염되었을 때 발생할 수 있는 질병으로는 흑사병, AIDS와 같은 사망에 이를 수 있는 질병부터 감기에 이르기까지 수도 없이 많다. 세포가 바이러스에 감염되었을 때 이를 재빠르게 감지하고 사멸하는 건강 지킴이 세포가 바로 독성 T-임파구이다.

 

* 독성 T-임파구(cytotoxic T cell) : 세포 독성 물질을 분비하여 바이러스 감염 세포, 암세포등을 전문적으로 죽일 수 있는 T-임파구

 

□ 독성 T-임파구는 면역 시냅스*라는 특수한 구조를 통하여 바이러스가 감염된 세포에 치명적인 독성 물질을 주입하여 죽이게 된다. 그러나 지금까지 이 면역 시냅스를 안정적으로 유지시키는 방법은 미제로 남아 있어 면역력 강화, 암 치료 등에 활용하기 어려웠다.

 

* 면역 시냅스(immunological synapse) : T-임파구가 바이러스가 감염된 세포와 만났을 때 두 세포의 결합 부위에 형성되는 구조

 

 

 

(그림 1) 면역시냅스의 구조 및 독성 T-임파구 활성 조절 기작. 오른쪽 그림은 독성 T-임파구와 바이러스 감염된 표적세포 또는 암세포가 만나 면역시냅스를 형성하고 있는 모습을 전자현미경으로 찍은 사진이다. 두 세포 간에 만나는 부위 (노란색 점선 box)를 자세히 들여다보면 표적세포의 MHC와 T 세포의 T 세포 수용체 (TCR)가 서로 결합하여 표적세포의 정보가 T 세포 내로 전달되면 이러한 정보(신호)를 통해 다양한 T 세포 내 단백질의 활성과 이동이 이루어진다. 그 중에서도 특히 액틴은 신호를 받게 되면 다이나믹하게 구조의 변화뿐만 아니라 표적세포와 만나는 부위로의 이동을 통해 다양한 단백질의 활성, 특히 세포 부착에 관여하는 인테그린 (LFA-1)의 활성을 유도하여 표적세포와의 부착 능을 조절하는데 필수적인 역할을 하게 된다. 이러한 일련의 과정을 통해 T 세포의 활성이 조절되고, 세포독성물질 분비능이 증가되어 결국은 표적세포의 사멸을 유도하게 된다.

 

 

 

□ 사람이 근육과 뼈로 움직이듯, 독성 T-임파구는 세포골격 단백질인 액틴*으로 움직인다. 전창덕 교수팀은 T-임파구에서만 발현하며 액틴과 결합하여 임파구의 골격을 강화하는 TAGLN2 단백질을 발견함으로써, 최초로 면역 시냅스를 유지시키는 방법을 밝혀냈다.

 

* 액틴(actin) : 세포 내에 분포하여 내부골격을 이루는 단백질로 섬유상 구조를 가짐. 액틴의 변화로 세포의 모양 및 기능 변화, 세포의 이동 등을 유도함

 

  ㅇ 동물 실험 결과 TAGLN2 단백질을 만드는 유전자를 제거한 쥐는 독성 T-임파구가 바이러스 감염세포를 인식하고도 죽이지 못했지만, 이 단백질이 많이 발현된 쥐는 독성 T-임파구가 바이러스 감염세포에 강하게 붙어 세포를 잘 죽이는 것을 밝혔다.

 

 

 

 

(그림 2) 면역시냅스 형성 시 신규단백질 TAGLN2의 위치 및 기능. (A) 표적세포와 T 세포가 면역시냅스의 형성 시 T 세포 내 TAGLN2와 액틴의 위치를 공초점 현미경을 이용하여 이미징하였다. T 세포 내 TAGLN2(초록색)와 액틴(빨간색)으로 표시하였고, 표적세포 특이적으로 가지고 있는 단백질인 ICAM-1을 이용하여 T 세포와 표적세포를 구별해 내었다. 면역시냅스가 형성되었을 때 T 세포 내 액틴은 표적세포와 만나는 부위로 이동하게 되는데 (빨간색), TAGLN2 역시 액틴결합단백질로서 액틴과 같은 부위로 이동함을 볼 수 있다 (초록색; 빨간색 부위와 초록색 부위가 서로 함께 위치하게 되면 노란색으로 표시됨). T 세포 측면에서 표적세포와 만나는 부위를 회전하여 보면 액틴과 TAGLN2가 바깥쪽에 반지모양으로 함께 위치함을 알 수 있다. (B) 그렇다면 액틴결합단백질인 TAGLN2가 면역시냅스 형성 시 액틴다이나믹스 조절에 어떠한 역할을 주는지 알아보고자 T 세포 내 TAGLN2를 제거한 결과 정상 대조군과 비교해 보았을 때 액틴의 표적세포와의 만나는 부위로의 이동이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 TAGLN2가 면역시냅스 형성 시 액틴의 조절에 영향을 주는 중요한 단백질임을 알 수 있다. (T 세포 내 액틴 : 빨간색, 표적세포 : 파란색)

 

 

□ 전창덕 교수팀은 현재 TAGLN2 단백질 기능을 조절하는 펩타이드(peptide) 화합물을 개발 하고 있다. 이 물질은 바이러스에 대한 인체의 저항력 증가에 도움을 줄뿐 아니라, 이 물질로 암세포에 특이적인 독성 T-임파구를 직접 만들 경우 환자의 이식 거부반응 없이 암을 치료할 수 있을 것으로 전망한다.

 

□ 전 교수는 “순수 국내연구진이 생체 면역반응의 기초가 되는 원천물질을 발굴하였다”는 데에 연구의 의의가 있으며, “외국의 이론, 물질에 기반 하지 않은 국내 원천기술을 통해 기술적 우위를 차지하고 향후 보건의료 산업 발전에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. <끝>

 

 

 

한국연구재단 ∙ 지스트 대외협력팀